(57)【要約】【課題】  移相電界によって表面をトナー粒子が移動する静電搬送部材を有し、現像領域通過後の静電搬送面上のトナーを良好に回収でき、安定した現像を行うことができる現像装置と、これを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】  静電搬送ローラ１３の静電搬送面１０３ａのトナー搬送方向下流側端部である搬送電極終端部１３０ｅと、トナー搬送方向上流側端部である搬送電極始端部１３０ｓとの間を離間させて、この間を非電界領域１３６とし、搬送電極終端部１３０ｅの周辺のトナー粒子を回収するようにトナー回収手段である導電性板２００を設ける。【選択図】  図１０
2007033682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移相電界によりトナー粒子を搬送可能な静電搬送面を備えた静電搬送手段と、該静電搬送面のトナー搬送方向上流側端部に対向させてトナー供給手段とを有し、
該トナー供給手段で供給された該トナー粒子を該静電搬送面上で搬送しながら潜像担持体との対向位置である現像領域まで搬送し、該潜像担持体上の潜像の現像に寄与させ、
該現像領域で現像に寄与せず、該現像領域のトナー搬送方向下流側まで搬送された該トナー粒子を回収するトナー回収手段を有する現像装置において、
該回収手段を該移相電界の終端部となる該静電搬送面のトナー搬送方向下流側端部に対向させて該トナー回収手段を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記トナー回収手段で回収した上記トナー粒子を上記トナー供給手段に戻すものであり、上記静電搬送面のトナー搬送方向両端を離間させて環状に形成することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２の現像装置において、
上記トナー搬送方向両端の離間させた間にも上記移相電界により上記トナー粒子を搬送可能な第二静電搬送面を備え、該第二静電搬送面には、画像形成時以外の所定のタイミングで該移相電界を形成させるようにしたことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項２または３の現像装置において、
上記トナー搬送方向両端の離間させた間に形成される部材は絶縁体からなることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の現像装置において、
上記トナー回収手段は導電性の部材から成る回収部材を備え、該回収部材と上記静電搬送面との間に回収電界を形成することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項５の現像装置において、
上記回収部材は上記静電搬送面に対して非接触であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項５または６の現像装置において、
上記回収部材は上記トナー粒子と逆極性のバイアスを印加する導電性板であることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項５または６の現像装置において、
上記回収部材は上記トナー粒子と逆極性のバイアスを印加する導電性ローラであることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の現像装置において、
上記トナー回収手段は回収時に上記トナー粒子と接触する回収部材を備え、該回収部材に付着した該トナー粒子を分離する回収トナー分離手段を有することを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３または４の現像装置において、
上記トナー回収手段は、気流発生部材を備え、上記静電搬送面の上の上記トナー粒子を気流の力により回収することを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項１０の現像装置において、
上記トナー搬送方向両端の離間させた間に移相電界を形成しない面を備え、この移相電界を形成しない面は上記静電搬送面よりも環状の表面の内側となるように段差を設けることを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の現像装置において、
上記静電搬送面は非磁性の材質で構成されることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の現像装置において、
上記トナー回収手段がトナーを回収する領域をトナー回収領域とし、該トナー回収領域ではトナーの搬送速度を遅くすることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像をトナー像に現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
該現像手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２及び１３の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電搬送面の表面上のトナーを静電気力によって移動させて搬送する静電搬送部材を備えた現像装置、及びこれを用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置として、潜像担持体上に静電潜像を形成し、この潜像に粉体である現像剤（以下、トナー粒子という。）を付着させることで、トナー像として現像する電子写真方式が知られている。
また、潜像を現像する現像装置として、特許文献１のように移相電界のエネルギーを粉体であるトナー粒子に与えることによって静電搬送部材の表面でトナー粒子を水平方向および垂直方向に移動させる現像装置が知られている。かかる現像装置においては、トナー粒子は移相電界によって潜像担持体と現像装置との対向部である現像領域に移送され、現像領域において像担持体上の潜像の画像部に付着する。
特許文献１では、平板状の静電搬送部材によって形成される移相電界によって、トナー供給手段から供給されたトナー粒子を潜像担持体との対向位置である現像領域まで搬送し、潜像担持体上の潜像の現像に寄与させ、現像領域で現像に寄与しなかったトナー粒子を回収してトナー供給手段に戻している。
【０００３】
移相電界を利用してトナー粒子を現像領域まで搬送し、現像に寄与しなかったトナーを回収し、回収したトナー粒子をトナー供給手段に戻す現像装置としては、特許文献１に記載のものの他に、特許文献２に記載のものも知られている。この現像装置においては、エンドレスループ状の静電搬送部材を用いている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９８６７５号公報
【特許文献２】特開２００２−９９１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
移相電界によってトナー粒子を移動させるタイプの現像装置では、静電搬送面の現像領域全域においてトナー粒子が均一に供給、搬送されなければムラのない現像をするのは困難である。よって、このような現像装置では、静電搬送面へのトナー粒子の均一な供給、及び静電搬送面上での均一な搬送が重要となる。
【０００６】
しかしながら静電搬送面上へのトナー粒子の供給を均一にしても、静電搬送面がエンドレスループ状やローラ状のように環状の表面で搬送するものでは現像に寄与しないで通過したトナー粒子が、再びトナー供給部に戻って来ると、搬送量が均一にならずにトナー搬送にムラが生じてしまうケースが挙げられる。特許文献２ではトナーを回収する回収部材が設けてあるが、回収部においても静電搬送面の表面方向へトナーを移動させる移相電界が生じているため、回収部を通過する際に回収されなかったトナーは移相電界によって供給部に達してしまう。よって、トナーの搬送量のばらつきを抑制するには十分ではなく、潜像担持体上に形成されるトナー像の濃度にムラを生じて、現像が不安定になるおそれがある。
また、特許文献１では平板状の静電搬送部材の場合、静電搬送面上のトナー搬送方向下流側端部ではそれ以上先にトナーを搬送する移相電界が形成されていないため、静電搬送面上のトナーを回収する回収部材が必要である。しかしながら、特許文献１には静電搬送面上のトナーを回収する回収部材については明記されていない。そして、平板状の静電搬送部材では静電搬送面上のトナーが確実に回収されないと、静電搬送面のトナー搬送方向下流側端部からトナーが滞留し、静電搬送面上で搬送不良が生じるおそれがある。
【０００７】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、移相電界によって表面をトナー粒子が移動する静電搬送部材を有し、現像領域通過後の静電搬送面上のトナーを良好に回収でき、安定した現像を行うことができる現像装置と、これを備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、移相電界によりトナー粒子を搬送可能な静電搬送面を備えた静電搬送手段と、該静電搬送面のトナー搬送方向上流側端部に対向させてトナー供給手段とを有し、該トナー供給手段で供給された該トナー粒子を該静電搬送面上で搬送しながら潜像担持体との対向位置である現像領域まで搬送し、該潜像担持体上の潜像の現像に寄与させ、該現像領域で現像に寄与せず、該現像領域のトナー搬送方向下流側まで搬送された該トナー粒子を回収するトナー回収手段を有する現像装置において、該回収手段を該移相電界の終端部となる該静電搬送面のトナー搬送方向下流側端部に対向させて該トナー回収手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記トナー回収手段で回収した上記トナー粒子を上記トナー供給手段に戻すものであり、上記静電搬送面のトナー搬送方向両端を離間させて環状に形成することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の現像装置において、上記トナー搬送方向両端の離間させた間にも上記移相電界により上記トナー粒子を搬送可能な第二静電搬送面を備え、該第二静電搬送面には、画像形成時以外の所定のタイミングで該移相電界を形成させるようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２または３の現像装置において、上記トナー搬送方向両端の離間させた間に形成される部材は絶縁体からなることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の現像装置において、上記トナー回収手段は導電性の部材から成る回収部材を備え、該回収部材と上記静電搬送面との間に回収電界を形成することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の現像装置において、上記回収部材は上記静電搬送面に対して非接触であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項５または６の現像装置において、上記回収部材は上記トナー粒子と逆極性のバイアスを印加する導電性板であることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項５または６の現像装置において、上記回収部材は上記トナー粒子と逆極性のバイアスを印加する導電性ローラであることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の現像装置において、上記トナー回収手段は回収時に上記トナー粒子と接触する回収部材を備え、該回収部材に付着した該トナー粒子を分離する回収トナー分離手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１、２、３または４の現像装置において、上記トナー回収手段は、気流発生部材を備え、上記静電搬送面の上の上記トナー粒子を気流の力により回収することを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０の現像装置において、上記トナー搬送方向両端の離間させた間に移相電界を形成しない面を備え、この移相電界を形成しない面は上記静電搬送面よりも環状の表面の内側となるように段差を設けることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の現像装置において、上記静電搬送面は非磁性の材質で構成されることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の現像装置において、上記トナー回収手段がトナーを回収する領域をトナー回収領域とし、該トナー回収領域ではトナーの搬送速度を遅くすることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像をトナー像に現像する現像手段とを備える画像形成装置において、該現像手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２及び１３の現像装置を用いることを特徴とするものである。
【０００９】
上記請求項１乃至１４の現像装置においては、静電搬送面について、トナー回収手段を設けたトナー搬送方向下流側端部は移相電界の終端部となっているので、トナー搬送方向下流側端部に到達したトナー粒子に対しては、それ以上、下流側に向かう（進行する）力は生じない。トナー粒子は静電搬送面の下流側端部よりもトナー搬送方向下流側に進行できないので、現像領域を通過したトナー粒子は静電搬送面上から回収されない限りトナー搬送方向下流側端部周辺に存在する状態となる。このようトナー搬送方向下流側端部の周辺のトナー粒子を回収するようにトナー回収手段を設けることで、現像領域を通過したトナーを確実に回収することができる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１乃至１４の発明によれば、現像領域を通過したトナーを確実に回収することで、現像領域を通過したトナーが回収されず供給部に到達することに起因するトナーの搬送量のばらつきを抑制することができ、現像ムラの発生を抑制し、安定した現像を行うことができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［実施形態１］
以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置であるレーザープリンタ（以下、単にプリンタ１００という）に適用した実施形態１について説明する。
図１は実施形態１に係るプリンタ１００の概略構成図である。
プリンタ１００では、像担持体としての感光体１１Ｋ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙ、帯電手段、現像手段としての現像装置及び像担持体のクリーニング手段を備えた作像手段である作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙを備えている。作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙは記録体搬送部材である転写材搬送ベルト２の張架面の側方に垂直に並んで配置されている。これら作像ユニットの番号に付したＫ，Ｍ，Ｃ，Ｙという添え字は扱うトナーの色と対応させているもので、Ｋはブラック、Ｍはマゼンタ、Ｃはシアン、Ｙはイエローを意味している。プリンタ１００内の各部材にも同様の添字を付している。以下、特に扱うトナーの色を区別しないときには単に「作像ユニット１」という。また、他の部材についても同様である。
作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙの図中左側には光書込み装置４Ｋ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｙを備えており、作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙに転写材搬送ベルト２を挟んで対抗する転写ローラ９Ｋ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｙを備えている。さらに、転写材搬送ベルト２の下方には記録体である転写材Ｐを収容する給紙装置５を備えており、転写材搬送ベルト２の上方には定着装置３を備えている。
【００１２】
ここで光書込み装置４Ｋ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｙは画像情報に従って作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙの帯電後の感光体１１Ｋ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙ表面に潜像を書き込むためのものであり、ポリゴンを用いた光走査装置やＬＥＤアレイ等、種々のものを使用することができる。
【００１３】
転写材搬送ベルト２は、搬送ローラ２１、従動ローラ２２及びテンションローラ２３、２４の間に架け渡され、搬送ローラ２１の回転により矢印Ａ方向に無端移動する。そして、搬送ローラ２１と対向して転写材Ｐを転写材搬送ベルト２上に吸着させるための吸着ローラ２５を配置し、また、転写材搬送ベルト２の上方の定着装置３側には転写材搬送ベルト２にトナー像を形成したときのパターンを検出するＰセンサ２６を配置している。
【００１４】
転写材搬送ベルト２を介して感光体１１Ｋ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙと対向する転写ローラ９Ｋ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｙは、少なくとも芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有している。導電性弾性層はポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を１０６〜１０１０［Ω・ｃｍ］の中抵抗に調整した弾性体である。
【００１５】
定着装置３は、加熱ローラ３ａ及びこれに対向して加圧ローラ３ｂを備えている。
【００１６】
プリンタ１００の通常の画像形成動作においては、給紙装置５から供給される記録用紙等の転写材Ｐは吸着ローラ２５に所定の電圧が印加される事で転写部材である転写材搬送ベルト２に吸着させられる。転写材Ｐは転写材搬送ベルト２に担持された状態で転写材搬送ベルト２とともに移動し、移動中に作像手段である作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙから順次各色のトナー像が転写され、転写材Ｐ上にカラーのトナー像が形成される。転写材Ｐが転写材搬送ベルト２を通過して定着装置３に到達すると、転写材Ｐ上のトナー像は加熱ローラ３ａおよび加圧ローラ３ｂに挟まれつつ加熱されることで転写材Ｐ上に定着され、転写材Ｐ上に可視像が形成される。その後、カラー画像が形成された転写材Ｐはプリンタ１００本体の上部の排紙部７に排出される。
【００１７】
また、各色トナー像の色ずれやトナー濃度の調整を行なうモードにおいては、作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙから転写材搬送ベルト２上に直接所定パターンのトナー像が形成され、Ｐセンサ２６によってかかるトナーパターンが検出され、その検出結果に基づいて書込タイミングや現像バイアスの変更などが行なわれ、最適なカラー画像を得ることができる状態に調整させられる。転写材搬送ベルト２上のトナーパターンは吸着ローラ２５に印加されたバイアスによって帯電極性を整えられた後、転写ローラ９Ｋ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｙに印加された電圧によって作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙに回収される。
【００１８】
次に、作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙについて説明する。図２は、４つの作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙのうちの一つを示す概略構成図である。４つの作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙはそれぞれ扱うトナーの色が異なる点の他がほぼ同様の構成になっているので、同図では「１」に付すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字を省略している。作像ユニット１は像担持体としての感光体１１、帯電手段としての接触帯電部材である帯電ローラ１２、現像装置１０及びクリーニング手段としてのクリーニング装置１４を備えている。
【００１９】
図２において、感光体１１は負帯電の有機感光体であり、図示を省略した回転駆動機構によって矢印Ｂ方向すなわち反時計回り方向に回転されるようにして備えられている。
クリーニング装置１４は感光体１１の回転方向に対してカウンタ方向に当接するクリーニングブレード１４ａと、クリーニングされたトナー粒子を廃トナーとして収納する廃トナー格納部１４ｂとを有する。
帯電ローラ１２は、芯金１２ａ上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層１２ｂをローラ状に形成した可撓性のローラである。帯電ローラ１２において芯金上に形成される中抵抗層の材質としては、上記に限定するものではなく、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることができる。
【００２０】
現像装置１０は、粉体であるトナー粒子を搬送、現像、回収する電界を発生するための複数の電極を有するローラ状の静電搬送手段である静電搬送ローラ１３を備えている。静電搬送ローラ１３は、画像形成時には、感光体１１に対して５０〜１０００［μｍ］、好ましくは１５０〜４００［μｍ］の間隙をあけて非接触に対向している。
なお、特許文献１に記載の現像装置では平板状の静電搬送部材を用いているため、現像領域を通過し、平板の端部に達したトナーを回収し、搬送する回収搬送部材を別途設ける必要があった。エンドレスループ状やローラ状のように環状の表面を備えた静電搬送部材では、トナーの供給が行われる供給部で供給されたトナーのうち現像に寄与しなかったトナーは、環状の表面を１周して供給部に戻ってくる。この供給部まで戻る前の箇所にトナーを回収する回収部を設けることで、回収部と供給部とを近くに設けることができ、トナーの回収が容易になり、さらには装置の小型化を図ることができる。
【００２１】
次に、静電搬送ローラ１３について説明する。
図３は、静電搬送ローラ１３の感光体１１との対向部周辺の模式図である。静電搬送ローラ１３は、支持基板１０１上に複数の電極１０２が所定の間隔Ｒで配置されている。プリンタ１００では３相の駆動電圧が印加されており、電極１０２は印加される駆動電圧の位相の違いによって、第一電極１０２ａ、第二電極１０２ｂ及び第三電極１０２ｃと区別することができる。なお、第一電極１０２ａ、第二電極１０２ｂ及び第三電極１０２ｃを特に区別する必要なく説明するときには、電極１０２と記載する。また、静電搬送ローラ１３は、電極１０２の上に静電搬送面１０３ａを形成する絶縁性の搬送面形成部材となり、電極１０２の表面を覆う保護膜となる、無機又は有機の絶縁性材料で形成した表面保護層１０３を積層したものである。
【００２２】
支持基板１０１としては、ガラス基板、樹脂基板或いはセラミックス基板等の絶縁性材料からなる基板、或いは、ＳＵＳなどの導電性材料からなる基板にＳｉＯ２等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなる基板などを用いることができる。
【００２３】
電極１０２は、支持基板１０１上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０［μｍ］厚、好ましくは０．５〜２．０［μｍ］で成膜し、これを、フォトリソ技術等を用いて所要の電極形状にパターン化して形成している。これら複数の電極１０２の粉体進行方向における幅Ｌは移動させる粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下とし、かつ、電極１０２の粉体進行方向の間隔Ｒも移動させる粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下としている。
【００２４】
表面保護層１０３としては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５などを厚さ０．５〜１０［μｍ］、好ましくは厚さ０．５〜３［μｍ］で成膜して形成している。
【００２５】
図３において各電極１０２から図中下方向にのびる線は各電極１０２に電圧を印加するための導電線を模式的にあらわしており、各線の重なる部分のうち黒丸で示した部分だけが電気的に接続されており、他の部分は電気的に絶縁状態である。静電搬送部材では各電極１０２に対しては、本体側の電源から複数相（ｎ相）の異なる駆動電圧が印加される。プリンタ１００では３相の駆動電圧が印加される場合（ｎ＝３）について説明するが、本発明はトナー粒子が搬送される限りにおいてｎ＞２を満たす任意の自然数ｎについて適用可能である。
【００２６】
プリンタ１００では、各電極１０２は現像装置側の第一接点Ｓ１１、第二接点Ｓ１２、第二接点Ｓ１３，第一現像接点Ｓ２１、第二現像接点Ｓ２２、または第三現像接点Ｓ２３のいずれかに接続されている。各接点は現像装置１０がプリンタ１００本体に装着された状態においては、それぞれ駆動波形Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３を与える本体側の電源１０４と接続される。
静電搬送ローラ１３は、トナー粒子を感光体１１の近傍まで移送し、また現像領域通過後の現像に寄与しなかったトナー粒子を回収する搬送領域と、像担持体１１の潜像にトナー粒子を付着させてトナー像を形成するための現像領域とに分けられる。現像領域は感光体１１に近接した領域のみに存在し、搬送領域は静電搬送ローラ１３の周上、詳細は後述する非電界領域以外の領域のうち、現像領域以外の全域に存在する。
以下、トナー粒子が位相電界によって移動可能な領域を「静電搬送面」と記す。プリンタ１００の場合、静電搬送ローラ１３の表面のうち、非電界領域以外の全面が静電搬送面である。
搬送領域では各電極１０２について、第一電極１０２ａには第一駆動波形Ｖ１１、第二電極１０２ｂには第二駆動波形Ｖ１２、第三電極１０２ｃには第三駆動波形Ｖ１３が印加される。また、現像領域では各電極１０２について、第一現像電極２０２ａには第一現像駆動波形Ｖ２１、第二現像電極２０２ｂには第二現像駆動波形Ｖ２２、第三現像電極２０２ｃには第三現像駆動波形Ｖ２３が印加される。
【００２７】
次に、静電搬送ローラ１３におけるトナーの静電搬送の原理について説明する。
静電搬送ローラ１３の複数の電極１０２に対してｎ相の駆動波形を印加することにより、複数の電極１０２によって移相電界（進行波電界）が発生し、静電搬送ローラ１３上の帯電したトナー粒子は反発力及び／又は吸引力を受けて移送方向に移動する。
【００２８】
図４は、静電搬送ローラ１３の複数の電極１０２に対してグランドＧ（０Ｖ）と正の電圧＋との間で変化する、Ａ相、Ｂ相及びＣ相からなる３相のパルス状駆動波形を、タイミングをずらして印加した駆動波形の説明図である。また、図５は図４に示す駆動波形を印加した際の、連続する３つのタイミング（ａ）〜（ｂ）のときの複数の電極１０２に印加される極性の変化の説明する模式図である。
【００２９】
図５に示すように、静電搬送ローラ１３上に負帯電トナー粒子Ｔがあり、あるタイミング（ａ）の状態では、静電搬送ローラ１３の連続した複数の電極１０２にそれぞれ「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」が印加されたとすると、負帯電トナー粒子Ｔは「＋」が印加された第一電極１０２ａ上に位置する。
次のタイミング（ｂ）では、複数の電極１０２にはそれぞれ「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」が印加される。具体的には第一電極１０２ａに印加される極性は「Ｇ」となり、第二電極１０２ｂに「＋」が印加される。負帯電トナー粒子Ｔには「Ｇ」の第一電極１０２ａとの間の反発力と、「＋」の第二電極１０２ｂとの間の吸引力とがそれぞれ作用するので、負帯電トナー粒子Ｔは「＋」の第二電極１０２ｂ側に移動する。
さらに、次のタイミング（ｃ）では、複数の電極１０２にはそれぞれ「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」が印加される。負帯電トナー粒子Ｔにはタイミング（ｂ）と同様に、「Ｇ」の第二電極１０２ｂとの間の反発力と「＋」の第三電極１０２ｃと野間の吸引力とがそれぞれ作用するので、負帯電トナー粒子Ｔは更に「＋」の第三電極１０２ｃ側に移動する。
【００３０】
このように複数の電極１０２に電圧の変化する複相の駆動波形を印加することで、静電搬送ローラ１３上には進行波電界が発生し、負帯電トナーはこの進行波電界の進行方向に移動する。なお、正帯電トナーの場合には駆動波形の変化パターンを逆にすることで同様に同方向に移動する。
【００３１】
図６は、静電搬送ローラ１３の電極１０２に印加されるＡ相駆動パルス電圧、Ｂ相駆動パルス電圧及びＣ相駆動パルス電圧の波形を示す波形図である。
ここでプリンタ１００では、静電搬送ローラ１３の搬送領域では、各電極１０２に対して図６に示すように各相の＋１００［Ｖ］の印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの１／３である約３３［％］に設定した（これを「搬送電圧パターン」という）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３を印加する。この駆動波形は搬送領域においてトナー粒子を高速搬送させるのに適した波形である事が、本出願人の研究から分かっている。
【００３２】
また、図７は、静電搬送ローラ１３の現像領域の電極１０２に印加されるＡ相駆動パルス電圧、Ｂ相駆動パルス電圧及びＣ相駆動パルス電圧の波形を示す波形図である。
現像領域では、各電極１０２に対して、図７に示すように各相の＋１００［Ｖ］又は０［Ｖ］の印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの２／３である約６７［％］に設定した（これを「現像電圧パターン」という）。このような３相の駆動パルスの第一現像駆動波形Ｖ２１、第二現像駆動波形Ｖ２２、第三現像駆動波形Ｖ２３を印加する。現像領域ではトナー粒子を積極的に像担持体に向かって打ち上げることが好ましく、図７の駆動波形はトナー粒子を打ち上げるのに適していることが本出願人の実験によって確認された。
【００３３】
なお、現像電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、０［Ｖ］電極のセンターに位置したトナー以外は、横方向への力も受けるため、すべてのトナーがいっせいに高く打ち上げられるというものではなく、水平方向に移動するトナーもある。一方、搬送電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、トナーの位置によっては、大きな角度で斜めに打ち上げられて水平に移動するよりも上昇距離の方が大きいものがある。
したがって、搬送領域において各電極１０２に印加する駆動波形パターンは前述した図６に示す搬送電圧パターンに限られるものではなく、また、現像領域の各電極１０２に印加する駆動波形パターンも前述した図７に示す現像電圧パターンに限られるものではない。
【００３４】
ここまで複数相の駆動波形として３相の場合について説明したが、これをｎ相に一般化すると、次のようになる。各電極に対してｎ相（ｎは３以上の整数）のパルス状電圧（駆動波形）を印加して進行波電界を発生させる場合、１相あたりの電圧印加時間が｛繰り返し周期時間×（ｎ−１）／ｎ｝未満となる電圧印加デューティとすることによって、搬送、現像の効率を上げることができる。例えば、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの２／３である約６７［％］未満に設定し、４相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間を繰り返し周期時間の３／４である７５［％］未満に設定することが好ましい。
【００３５】
他方、電圧印加デューティは｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上に設定することが好ましい。例えば、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの１／３である約３３［％］以上に設定することが好ましい。
【００３６】
すなわち、注目電極に印加する電圧と進行方向上流側隣接電極及び下流側隣接電極に印加する各電圧との間には、上流側隣接電極が反発、下流側隣接電極が吸引という時間を設定することによって、効率を向上することができる。特に、駆動周波数が高い場合は、｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上で｛繰り返し周期時間×(ｎ−１)／ｎ｝未満の範囲内に設定することにより、注目電極上のトナーに対する初期速度が得られやすくなる。
【００３７】
なお上述の静電搬送部材である静電搬送ローラ１３の説明はベストモードと考えられるものを説明したのであるが、所望の搬送／現像性能が得られるのであれば、これに限るものではない。現像領域と搬送領域とで電極１０２間の間隔を異ならせて電界の方向を調整しても良いし、あるいは現像領域と搬送領域で電極の間隔および駆動波形を同一としても良い。
【００３８】
また、図２を用いて現像装置１０の他の部材について説明する。現像装置１０は、静電搬送ローラ１３へトナー粒子を供給するための供給ローラ１５が配置されており、供給ローラ１５と静電搬送ローラ１３との対向部分では磁気ブラシが形成されている。供給ローラ１５の表面は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなる非磁性のスリーブ１５ａとなっている。そして、スリーブ１５ａは不図示の回転駆動機構によって図中矢印Ｃ方向の時計回り方向に回転されるようになっている。
【００３９】
現像剤の搬送方向における現像剤を静電搬送ローラ１３に供給する供給領域の上流側部分には、現像剤チェーン穂の穂高さ、即ち、スリーブ上の現像剤量を規制するドクタブレード１６が設置されている。このドクタブレード１６とスリーブ１５ａとの間隔であるドクタギャップは０．４［ｍｍ］に設定されている。更に供給ローラ１５の静電搬送ローラ１３とは反対側領域には、現像ケーシング１０ａに覆われた現像剤収容部１８内の現像剤を攪拌しながら供給ローラ１５へ汲み上げるための２つの攪拌スクリュ１７が設置されている。
【００４０】
図８は供給ローラ１５の概略断面図である。
図８に示すように供給ローラ１５内には、スリーブの周表面に現像剤の穂立ちを生じるように磁界を形成する磁石ローラ１５ｂが固定状態で備えられている。この磁石ローラ１５ｂから発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤のキャリアがスリーブ上にチェーン状に穂立ちを起こし、このチェーン状に穂立ちを生じたキャリアに帯電トナーが付着されて、不図示の磁気ブラシが構成される。磁気ブラシはスリーブの回転によってスリーブと同方向に移送されることとなる。磁石ローラ１５ｂは、複数の磁極（磁石）を備えている。具体的には、供給領域部分に現像剤の穂立ちを生じる現像主磁極Ｐ１、スリーブ上に現像剤を汲み上げるための汲み上げ磁極Ｐ４及びＰ５を備えている。さらに、汲み上げられた現像剤を供給領域まで搬送する供給搬送磁極Ｐ６、供給後の領域で現像剤を搬送する回収搬送磁極Ｐ２、供給領域を通過後の現像剤を現像剤収容部１８内に戻す剤離れ磁極Ｐ３を備えている。なおプリンタ１００では磁石ローラ１５ｂを６極の磁石によって構成しているが、８極や１２極で構成してもよい。図８に示す供給ローラ１５表面に描かれた曲線は法線磁力パターンの概略を示すものであり、「Ｎ」、「Ｓ」の記号は各磁極の供給ローラ１５表面側の極性がそれぞれＮ極、Ｓ極であることを示す。
【００４１】
現像装置１０の現像剤収容部１８には不図示のトナー粒子および磁性キャリアからなる二成分現像剤が収容されている。本発明を実施する上では、特にキャリア粒子およびトナー粒子を用いた二成分現像剤に限定する必要はないが、以下、プリンタ１００における態様を説明する。
【００４２】
プリンタ１００で用いるトナー粒子は、バインダー樹脂としてスチレン系またはアクリル系の重合性単量体を重合開始剤と共に水中に分散させた状態でラジカル重合させたものや、あるいはポリエステル系樹脂を水中に分散させ重付加反応により高分子化させたものを用いることができる。そして、これに着色剤、帯電制御剤などを加えて造粒することにより得られた、重量平均粒径約５［μｍ］の非磁性トナー粒子である。
【００４３】
またプリンタ１００で用いる磁性キャリアは、１キロエルステッドの磁界中における磁化量が３０［ｅｍｕ／ｃｍ３］以上、２００［ｅｍｕ／ｃｍ３］以下の範囲にあるキャリアが望ましい。磁化量が２００［ｅｍｕ／ｃｍ３］以下、好ましくは１４０［ｅｍｕ／ｃｍ３］以下の低磁化であれば、隣り合う磁気ブラシの磁気的な相互作用が小さくなり、形成される磁気ブラシの穂が緻密に且つ短くなる。この結果、静電搬送ローラ１３に対して均一なトナー粒子の供給が達成できる。
一方、磁性キャリアの磁化量が３０［ｅｍｕ／ｃｍ３］未満の場合には現像剤の搬送性能が劣る。このため磁性キャリアの磁化量は３０［ｅｍｕ／ｃｍ３］以上、好ましくは８０［ｅｍｕ／ｃｍ３］以上である事が好ましい。
プリンタ１００では磁性キャリアとして、少なくともバインダー樹脂と、磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物とからなる重合法により生成された磁性体が分散されている樹脂磁性キャリアを用いる。具体的には、磁性金属酸化物としてはマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）を用い、金属酸化物を分散させて結着させるバインダー樹脂としては、スチレン、アクリル酸エチルなどのビニル系モノマーを重合して得られる樹脂を用いる。磁性体がバインダー樹脂中に分散されているキャリアをそのまま用いてもよいが、これをキャリアコアとして用い、絶縁性樹脂をコート剤とし、キャリアコア表面に被覆してコート磁性キャリアとして用いるとよい。磁化量は、キャリアの磁気特性を理研電子（株）製の振動磁場型磁気特性自動記録装置にて、１キロエルステッドの外部磁場中に、円筒状の容器内にパッキングした磁性キャリアを置き、その際に測定して得た磁化の強さにキャリアの真比重を掛けることで算出できる。
【００４４】
次に、作像プロセスの動作を説明する。
プリンタ１００は、複写機およびプリンタとして機能する事ができる画像形成装置である。複写機として機能する際には不図示のスキャナから読み込まれた画像情報がＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理を施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する際には不図示のコンピュータ等から転送されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施され書込みデータに変換される。
【００４５】
画像形成に先駆けて、感光体１１は表面の移動速度が所定の測度となるように図２の矢印Ｂ方向すなわち反時計回り方向に回転を始める。また帯電ローラ１２は感光体１１に対してつれまわり回転する。このとき帯電ローラ１２の芯金には不図示の帯電バイアス印加電源から−１００［Ｖ］の直流電圧および振幅１２００［Ｖ］周波数２ｋＨｚの交流電圧が印加され、これにより感光体１１の表面が約−１００［Ｖ］に帯電させられる。
【００４６】
帯電させられ感光体１１に対して光書込み装置４（４Ｋ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ）によって書込みデータに応じた露光を行われる。すなわち、光照射によって画像部の電位を変化させる事で光照射されなかった非画像部の電位との差を発生させ、この電位コントラストによる静電潜像を形成する。
【００４７】
光書込み装置４によって感光体１１上に形成された静電潜像は現像装置１０によって現像され、画像部にトナー粒子が付着することによってトナー像として感光体１１上に可視化される。移相電界による現像ではトナー粒子が静電搬送ローラ１３表面を跳びはねながら移動し、感光体１１に近接した際に画像部に吸着するように付着して現像が行なわれる。プリンタ１００では静電搬送ローラ１３に−５０［Ｖ］、供給ローラ１５に−２５０［Ｖ］の電圧が印加されることにより、供給ローラ１５から静電搬送ローラ１３、静電搬送ローラ１３から感光体１１上の画像部へとトナー粒子を導く電界が形成される。
【００４８】
感光体１１上に形成させられたトナー像が転写ローラ９と感光体１１との対向部である転写部に到達するのとタイミングを合わせて給紙装置５から転写材Ｐが搬送され、感光体１１上のトナー像は転写ローラ９に印加された電圧により転写材Ｐへと転写される。転写されたトナー像は定着装置３によって転写材Ｐに定着され画像が出力される。
【００４９】
一方、転写されずに像担持体１１上に残留したトナー（転写残トナー）はクリーニング装置１４によって清掃され、清掃後の感光体１１表面は次回の画像形成のために使用される。
【００５０】
現像装置４のように、移相電界によってトナー粒子を移動させるタイプの現像装置では、トナー粒子は静電搬送部材の表面を跳びはねるように移動するため、大部分の時間はトナー粒子と静電搬送部材とは非接触である。したがってトナー粒子が移相電界によって移動している状態においてはトナー粒子と静電搬送部材とが静電的に付着する力は弱い。このため現像電界を弱く設定しても（例えば現像ポテンシャル１００Ｖ以下でも）現像能力を容易に確保する事ができる利点がある。しかし現像電界を弱く設定すると、トナー粒子の搬送量が少ないので僅かなトナー量のばらつきでも現像ムラを発生させてしまう。したがって現像ポテンシャル１００Ｖ以下の低電位プロセスでは特に、均一にトナー粒子を搬送するのは難しい。
そして、静電搬送部材上に供給されたトナー粒子の量にばらつきが生じると移相電界に乱れが生じ、搬送性能、現像性能に悪影響を与える。このように移相電界によって環状の表面をトナー粒子が移動可能なトナー搬送面をタイプの現像装置を実際の製品に搭載しようとすると、静電搬送部材から完全にトナーを回収する工夫が必要となる。
【００５１】
［実施例１］
次に、静電搬送部材である静電搬送ローラ１３の現像領域よりもトナー搬送方向下流側の静電搬送面１０３ａからトナー粒子を回収するトナー回収手段の一つ目の実施例について説明する。
図９は実施例１のトナー回収手段について説明するための現像装置１０と感光体１１との概略構成図である。
供給ローラ１５により供給されたトナーは搬送電界により静電搬送ローラ１３の表面を図中矢印Ｄ方向に移動する。
環状の静電搬送面を備えた静電搬送手段である円筒状の静電搬送ローラ１３の現像領域からトナー供給領域までの範囲にトナー回収手段の回収部材としての導電性板２００を静電搬送面１０３ａに対して非接触に設置している。また、導電性板２００には回収電源３０により、回収電圧としてトナー粒子とは逆極性にバイアス電圧が印加されている。プリンタ１００で用いるトナーは通常「−」の極性であるので、回収電源３０により導電性板２００に印加される回収電圧は「＋」の極性となっている。
なお、静電搬送ローラ１３の搬送電界が生じる搬送電極部分はトナー供給領域からトナー回収手段のある回収領域までである。
【００５２】
現像領域で現像に寄与しなかったトナー粒子は、静電搬送ローラ１３の現像領域を通過してバイアス電圧を印加した導電性板２００に静電的に吸着され静電搬送ローラ１３と分離される。導電性板２００に印加するバイアス電圧は静電搬送ローラ１３上のトナー粒子とは逆極性のバイアス電圧である。実施例１では導電性板２００は０［Ｖ］から＋１００［Ｖ］の範囲でバイアス電圧を印加している。
また、導電性板２００は静電搬送ローラ１３に対してわずかに離間させて設置されている。導電性板２００と静電搬送ローラ１３の間隙は、５０〜１０００［μｍ］、好ましくは１５０〜４００［μｍ］の範囲でトナー粒子が移相電界によって移動する際にホッピングする高さより小さい方が望ましい。現像装置１０の場合おおよそ４００［μｍ］程度離して設置している。
【００５３】
導電性板２００に吸着したトナー粒子は、静電搬送ローラ１３でトナー搬送を行わないタイミングで、吸着時のバイアス電圧と逆極性の電圧を印加することで導電性板２００から静電的に反発させるかことで、除去することができる。また、導電性板２００をアースすることにより電荷の除去を行って導電性板２００から重力により落下させ現像装置４内に回収することができる。また、導電性板２００はトナー粒子が落下しやすいように垂直方向に角度をつけて傾斜して取り付けてもよい。この際に導電性板２００からトナー粒子を分離落下させやすくするために、圧電素子等を用いた振動子２０１により超音波振動や高周波振動等で導電性板２００に振動を加える方法も考えられる。
このようにして、導電性板２００から落下して回収されたトナー粒子は、再び供給ローラ１５の現像剤に捕獲され供給部に運ばれる。
【００５４】
図１０は静電搬送部材である静電搬送ローラ１３、トナー供給手段としての供給ローラ１５、潜像担持体としての感光体１１及びトナー回収手段としての導電性板２００についての詳細説明図である。
静電搬送ローラ１３は、感光体１１と対向する現像領域１３３よりもトナー搬送方向下流側の静電搬送面１０３ａのトナー搬送方向下流端と、供給ローラ１５による供給領域１３１よりもトナー搬送方向上流側の静電搬送面１０３ａのトナー搬送方向上流端との間は、離間しており、移相電界が形成されない非電界領域１３６を形成している。静電搬送ローラ１３の供給領域１３１と非電界領域１３６との境界の静電搬送面１０３ａのトナー搬送方向上流端が搬送電極の始まる搬送電極始端部１３０ｓである。さらに、現像領域のトナー搬送方向下流側にある回収領域１３５と非電界領域１３６との境界の静電搬送面１０３ａのトナー搬送方向下流端が移相電界終端部としての搬送電極終端部１３０ｅである。供給領域１３１のトナー搬送方向下流側で現像領域１３３との間は上流側搬送領域１３２であり、現像領域１３３の下流側で回収領域１３５との間は下流側搬送領域１３４である。現像領域１３３で現像に寄与しなかったトナー粒子は、静電搬送ローラ１３の現像領域１３３、下流側搬送領域１３４を通過して、回収領域１３５または搬送電極終端部１３０ｅまで搬送される。
なお、供給領域１３１、上流側搬送領域１３２、現像領域１３３、下流側搬送領域１３４及び回収領域１３５はその表面に搬送電界１３Ｅが発生する電界領域１３０であるが、電界領域１３０を構成する各領域同士の間には厳密な境界があるわけではない。
また、静電搬送ローラ１３の非電界領域１３６の部分は、絶縁性の部材により形成してもよい。絶縁性の部材により形成することで、非電界領域１３６での電界の発生をより確実に抑制することができる。
【００５５】
次に回収領域１３５におけるトナーの動きについて説明する。
図１１は、回収領域１３５における複数の電極１０２の極性の変化とトナー粒子に加わる静電力の説明図である。
複数の電極１０２のうち回収領域１３５のトナー搬送方向下流側端部である搬送電極終端部１３０ｅ側に最も近いものは、電界領域１３０の最下流側の電極である下流端部電極１０２ｅである。下流端部電極１０２ｅよりも一つ上流側の電極を第二電極１０２ｂ、さらに一つ上流側の電極を第一電極１０２ａとする。３つの電極１０２の下方に示す極性は各タイミングｔ１、ｔ２及びｔ３のときにそれぞれの電極１０２に印加される電圧の極性を示している。
【００５６】
図１１に示すトナー粒子Ｔは電極１０２に印加される電圧の極性がタイミングｔ３の状態からタイミングｔ１の状態に変化した後の位置である。第二電極１０２ｂに印加される電圧の極性が「＋」から「−」に変わり、下流端部電極１０２ｅに印加される電圧の極性が「−」から「＋」に変わることで電界ｅ１が生じる。これにより、第二電極１０２ｂ上にあったトナー粒子Ｔには静電力ｆ１が働き、トナー搬送方向である矢印Ｄ方向に移動し、図１１の状態となる。
【００５７】
次に、電極１０２に印加される電圧の極性がタイミングｔ１の状態からｔ２の状態に変化しても、下流端部電極１０２ｅよりもトナー搬送方向下流側には電極１０２がないため、図中矢印Ｄ方向にトナーを搬送する搬送電界は形成されない。そして、下流端部電極１０２ｅに印加される電圧の極性が「＋」から「−」に変わり、第一電極１０２ａに印加される電圧の極性が「−」から「＋」に変わることで電界ｅ２が生じる。これにより、下流端部電極１０２ｅ上にあったトナー粒子Ｔには静電力ｆ２が働き、トナー搬送方向である矢印Ｄ方向とは逆方向に移動し、第一電極１０２ａ上に達し、トナー搬送方向とは逆行する。
【００５８】
このように、回収領域１３５と非電界領域１３６との境界である搬送電極終端部１３０ｅの周辺では、トナー粒子は進行と逆行とが繰り替えされるため、搬送電極終端部１３０ｅの周辺のトナー粒子を回収するようにトナー回収手段を設けることで、現像領域を通過したトナーを確実に回収することができる。よって、実施例１では、搬送電極終端部１３０ｅの周辺である回収領域１３５に、トナー回収手段であるバイアス電圧を印加した導電性板２００を設置している。搬送電極終端部１３０ｅの周辺に導電性板２００を設けることにより、トナー粒子が導電性板２００の回収電界に捕われる機会が増えて回収しやすくなる。
【００５９】
［実験１］
搬送電極終端部１３０ｅでの回収効率を確認するために以下の実験１を行った。
搬送電極終端部１３０ｅの周辺に導電性板２００を設けた端部回収の場合と、電界領域１３０の途中に導電性板２００を設けた途中回収の場合とについて、導電性板２００に電圧を印加することで生じる回収電界の強度と、そのときの回収率とを測定した。
図１２は、実験１の結果を示すグラフである。
図１２に示したように搬送電極終端部１３０ｅ周辺で回収した場合、電界領域１３０の途中で回収した場合と比較すると１／３以下の電界強度でも回収されることがわかった。
実験１より、搬送電極終端部の周辺のトナー粒子を回収するようにトナー回収手段である導電性板を設けることで、現像領域を通過したトナー粒子をより確実に回収できることが確認された。
【００６０】
［実施例２］
実施例１では、回収手段を構成する回収部材として導電性部材からなるブレード状の導電性板２００を用いていたが、回収部材としては、ブレード状のものに限るものではない。以下、ローラ形状の導電性ローラを用いた、トナー回収手段の二つ目の実施例について説明する。
図１３は実施例２のトナー回収手段について説明するための現像装置１０と感光体１１との概略構成図である。
静電搬送ローラ１３の現像領域からトナー供給領域までの範囲に、トナー回収手段のトナー回収部材としての導電性ローラ３００を静電搬送面１０３ａに対して非接触で設置している。また、導電性ローラ３００には回収電源３０により、回収電圧としてトナー粒子とは逆極性にバイアス電圧が印加されている。
なお、静電搬送ローラ１３の搬送電界が生じる搬送電極部分はトナー供給領域からトナー回収手段のある回収領域までである。
【００６１】
現像領域で現像に寄与しなかったトナー粒子は、静電搬送ローラ１３の現像領域を通過し、バイアス電圧を印加した導電性ローラ２００に静電的に吸着され静電搬送ローラ１３と分離される。導電性板２００に印加するバイアス電圧は静電搬送ローラ１３上のトナー粒子とは逆極性のバイアス電圧である。実施例２では、導電性ローラ２００は０［Ｖ］から＋１００［Ｖ］の範囲でバイアス電圧を印加している。
また、導電性ローラ３００は静電搬送ローラ１３に対してわずかに離間させて回転するように設置されている。導電性ローラ３００に吸着したトナー粒子は、導電性ローラ３００を回転させることによりローラ表面に接触させた除去ブレード３０１によって掻き取られ重力により現像装置４内に回収される。導電性ローラ３００から落下して回収されたトナー粒子は、再び供給ローラ１５の現像剤に捕獲され供給部に運ばれる。
【００６２】
図１４は静電搬送部材である静電搬送ローラ１３、トナー供給手段としての供給ローラ１５、潜像担持体としての感光体１１及びトナー回収手段としての導電性ローラ３００についての詳細説明図である。
静電搬送ローラ１３は、感光体１１と対向する現像領域１３３よりもトナー搬送方向下流側で、供給ローラ１５による供給領域１３１と現像領域との間に移相電界が形成されない非電界領域１３６を形成している。静電搬送ローラ１３の供給領域１３１と非電界領域１３６との境界が搬送電極の始まる搬送電極始端部１３０ｓであり、現像領域のトナー搬送方向下流側にある回収領域１３５と非電界領域１３６との境界が移相電界終端部としての搬送電極終端部１３０ｅである。供給領域１３１のトナー搬送方向下流側で現像領域１３３との間は上流側搬送領域１３２であり、現像領域１３３の下流側で回収領域１３５との間は下流側搬送領域１３４である。現像領域１３３で現像に寄与しなかったトナー粒子は、静電搬送ローラ１３の現像領域１３３、下流側搬送領域１３４を通過して、回収領域１３５または搬送電極終端部１３０ｅまで搬送される。
なお、供給領域１３１、上流側搬送領域１３２、現像領域１３３、下流側搬送領域１３４及び回収領域１３５はその表面に搬送電界１３Ｅが発生する電界領域１３０であるが、電界領域１３０を構成する各領域同士の間には厳密な境界があるわけではない。
【００６３】
実施例２の静電搬送ローラ１３においても、実施例１で説明した図１１のように、搬送電極終端部１３０ｅまで搬送されたトナーは、先に電極がないため搬送電界は先に形成されないのでトナーは進めなくなり、進行方向と逆方向に電界により戻される。そして、実施例１と同様に、進行と逆行が繰り替えされるので回収バイアス電圧を印加した導電性ローラ３００の回収電界に捕われる機会が増えるため回収しやすくなる。
導電性ローラ３００としては金属及び樹脂材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を１０〜１０６［Ω・ｃｍ］の低抵抗に調整した導電体でできている。導電性ローラ３００と静電搬送ローラ１３の間隙は、５０〜１０００［μｍ］であり、好ましくは１５０〜４００［μｍ］で、トナー粒子が移相電界によって移動する際にホッピングする高さより小さい方が望ましい。実施例２の場合おおよそ４００［μｍ］程度離して設置している。導電性ローラ３００に吸着したトナー粒子は、導電性ローラ３００を回転させることによりローラ表面に接触させた除去ブレード３０１によって掻き取られ重力により現像装置４内に回収される。これにより、導電性ローラ３００の静電搬送ローラ１３との対向部は常にクリアな状態となっており、良好な回収電界を生じさせることができ、より確実にトナーの回収を行うことができる。導電性ローラ３００の回転方向は特に規制はしないが静電搬送ローラ１３のトナー搬送方向と同じ方向が望ましい。
【００６４】
［実施例３］
実施例１及び２では、回収手段として導電性部材に回収電圧を印加し、静電搬送部材と回収部材との間に生じる回収電界によってトナーを回収するものであるが、回収手段としては回収電界を用いるものに限るものではない。以下、気流発生部材を備え、上記静電搬送面の上の上記トナー粒子を気流の力により回収する回収手段を用いた、トナー回収手段の三つ目の実施例について説明する。
図１５は実施例３のトナー回収手段について説明するための現像装置１０と感光体１１との概略構成図である。
静電搬送ローラ１３の現像領域からトナー供給領域までの範囲のトナーを回収するトナー回収手段としての、気流発生部材であるエアーノズル４００を設置している。静電搬送ローラ１３の搬送電界が生じる搬送電極部分はトナー供給領域からトナー回収手段のある回収領域までである。エアーノズル４００の噴出し開口部は、静電搬送ローラ１３の表面の接線方向に向けてありエアーが静電搬送ローラ１３の表面に沿って流れるように設置してある。
【００６５】
現像領域で現像に寄与しなかったトナー粒子は、静電搬送ローラ１３の現像領域を通過し、搬送電極終端部１３０ｅまで搬送されエアーノズル４００より噴出したエアーの気流によって静電搬送ローラ１３の表面からはく離される。はく離されたトナー粒子は現像剤収容部１８に回収される。現像剤収容部１８に回収されたトナー粒子は現像剤とともに攪拌される。ここで、エアーブローに使用するエアーポンプ４０１はダイアフラムポンプなどトナーのような粉体を搬送できるポンプが望ましいがモータを密閉するなど粉体による影響を考慮するならばシロッコファン、クロスフローファン、プロペラファンのようなファンを使用することが出来る。
【００６６】
図１６は、静電搬送部材である静電搬送ローラ１３、トナー供給手段としての供給ローラ１５、潜像担持体としての感光体１１及び気流を用いたトナー回収手段についての詳細説明図である。
なお、実施例３に用いる静電搬送ローラ１３についても実施例１及び実施例２のように、その作用に応じて領域を分けることができるが、領域の分け方は実施例１及び実施例２と同様であるので、ここでは説明を省略する。
静電搬送ローラ１３のトナー供給領域の搬送方向上流側に搬送電極が始まる搬送電極始端部１３０ｓがあり、現像領域の搬送方向下流側にある回収領域に搬送電極終端部１３０ｅがある。搬送電極終端部１３０ｅから搬送電極始端部１３０ｓまでは搬送電極のない非電界領域１３６である。
【００６７】
このような静電搬送ローラ１３の搬送電極終端部１３０ｅにエアーの気流が向かうようにエアーノズル４００を設置する。気流は搬送電極終端部１３０のトナーの搬送方向上流側から静電搬送ローラ１３の表面を沿うように流れ、搬送電極終端部１３０ｅより搬送電界からトナーを飛ばす。トナー粒子は搬送電極終端部１３０ｅと搬送電極始端部１３０ｓとの間の搬送電極のない非電界領域１３６に飛ばされる。
【００６８】
静電搬送ローラ１３の非電界領域１３６を形成する部分は、無機又は有機の絶縁性材料で形成している。実施例３における静電搬送ローラ１３としては、ガラス、樹脂或いはセラミックス等の絶縁性材料、或いは、ＳＵＳなどの導電性材料からなる素管１３ａにＳｉＯ２等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料などを用いることができる。
ここで、図１７は、非電界領域１３６を絶縁体とした場合と導電体とした場合との、非電界領域１３６へのトナーの付着率を比較するグラフである。図１７に示すように、非電界領域１３６を絶縁体とすることで、導電体とした場合に比して帯電したトナーの付着をより確実に防止し、静電搬送ローラ１３からトナーをはく離することができる。
【００６９】
ノズルの開口部でのエアー流速はトナー搬送速度以上が望ましい。実施例３では、トナー搬送速度１［ｍ／ｓｅｃ］に対してエアーノズル４００のエアーブロー４０５の流速を３［ｍ／ｓｅｃ］以上に設定している。
【００７０】
なお、実施例３のように静電搬送ローラ１３にエアーを吹き付けてトナーを回収するものについては、図１８に示すように、静電搬送ローラ１３の非電界領域１３６の表面を電界領域１３０の表面よりも環状の表面の内側になるように、段差ｈを設けるようにしてもよい。すなわち、非電界領域１３６の表面を電界領域１３０の表面よりも段差ｈだけ低い状態にしてもよい。
図１９は、段差ｈを形成した「段差あり」の場合と、段差のない状態つまり搬送電極終端部１３０ｅが「平滑」の場合とでエアーノズルの流速とそのときの剥離率を測定した実験結果を示すグラフである。
【００７１】
図1８のように静電搬送ローラ１３の搬送電極終端部１３０ｅに非電界領域１３６が電界領域１３０より低くになるように段差ｈを設けることにより、図１９で示したように流速を２［ｍ／ｓｅｃ］程度に抑えることが出来ることが確認された。
なお、エアーブロー４０５により現像装置４内の圧力が上昇するので流速はなるべく低い方が望ましい。また、実施例３ではエアーブロー４０５に使用するエアーポンプ４０１の吸気口４０３を現像装置４内の圧力が上昇しそうな場所で直接トナーを吸い込まない場所に設けてある。これによりエアーは現像装置４内部を循環するので現像装置４内の圧力の上昇を抑えることができる。
【００７２】
さらに、図２０に示すように、非電界領域１３６を形成する絶縁体の上にトナーと反発する極性のバイアスを印加したトナー反発電極板１３７を設置してもトナーをはく離することができる。静電搬送ローラ１３の素管１３ａ及びトナー反発電極板１３７は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性の材質で形成されるのが望ましい。これにより、供給ローラ１５の磁界の影響や磁性キャリアの付着を防止できる。
また、本発明を適用できる画像形成装置は静電搬送部材を着脱できる限り特に制限はなく、中間転写ベルト、転写ドラム、中間転写ドラムなどを用いたカラ−画像形成装置、モノクロ画像形成装置などにも適用可能である事はいうまでもない。
【００７３】
以上、実施形態１によれば、静電搬送面１０３ａのトナー搬送方向下流側端部である搬送電極終端部１３０ｅ対向する位置にトナー回収手段である導電性板２００を設けている。現像領域１３３からトナー搬送方向下流側の移相電界を形成する領域の非電界領域１３６との境界である移相電界終端部である搬送電極終端部１３０ｅに到達したトナー粒子Ｔに対しては、トナー搬送方向下流側である非電界領域側に向かう（進行する）力は生じず、移相電界が生じているトナー搬送方向上流側に戻ろうとする（逆行する）力が生じる。これにより、搬送電極終端部１３０ｅの周辺のトナー粒子は進行と逆行とが繰り返される。このような搬送電極終端部の周辺のトナー粒子を回収するようにトナー回収手段である導電性板２００を設けることで、現像領域１３３を通過したトナー粒子を確実に回収することができる。よって、現像領域１３３を通過したトナーが回収されず供給部である供給領域１３１に到達することに起因するトナーの搬送量のばらつきを抑制することができ、現像ムラの発生を抑制し、安定した現像を行うことができる。
また、静電搬送手段として、その静電搬送面が環状となる静電搬送ローラ１３を用い、搬送電極終端部１３０ｅと、トナー搬送方向上流側端部である搬送電極始端部１３０ｓとの間を離間させて、この間を非電界領域１３６としている。エンドレスループ状やローラ状のように環状の表面を備えた静電搬送部材では、トナーの供給が行われる供給部で供給されたトナーのうち現像に寄与しなかったトナーは、環状の表面を１周して供給部に戻ってくる。この供給部まで戻る前の箇所にトナーを回収する回収部を設けることで、回収部と供給部とを近くに設けることができ、装置の小型化を図ることができる。また、回収したトナーを供給部に戻すことが容易になる。
また、トナー回収手段として導電性板２００を用い、回収電圧を印加して、静電搬送面１０３ａのトナー粒子Ｔを搬送電界から回収電界に移すことで静電的にトナー粒子を容易に回収することができる。
また導電性板２００を静電搬送面１０３に対して非接触に設置することで、静電搬送面１０３ａを形成する表面保護層１０３に回収部材が接触することに起因する機械的な損傷を防止し、さらに、回収電圧を印加した際に発生しうる短絡による損傷を抑制することができる。
また、回収部材として板状の導電性板２００を用いることで、回収手段の構成を簡易にすることができる。
また、導電性板２００は回収時にはトナー粒子と接触する回収部材であり、導電性板２００に付着したトナー粒子を分離するためのトナー分離手段として、導電性板２００を振動させる振動子を備えているため、導電性板２００による回収性能を維持することができ、トナーを分離回収することができる。
また、回収部材としてローラ状の導電性ローラ３００を用い、トナー分離手段として除去ブレード３０１を設けているので、導電性ローラ３００の静電搬送ローラ１３との対向部は常にクリアな状態となっており、良好な回収電界を生じさせることができるので、ブレード状の回収部材に比して、より確実にトナーの回収を行うことができる。
また、静電搬送ローラ１３の非電界領域１３６の部分は、絶縁性の部材により形成することで、非電界領域１３６にトナー粒子が付着することを防止することができる。
また、画像形成装置であるプリンタ１００の現像手段として現像装置４を用いることで安定した画像形成を行うことができる。
また、トナー回収手段として、気流発生部材であるエアーノズル４００を備え、静電搬送面１０３ａ上の搬送電極終端部１３０ｅ周辺にある搬送方向の運動力を失ったトナー粒子にエアーブロー４０５の力を加えることにより静電搬送面１０３ａから容易にトナー粒子を分離して回収することができる。さらに、静電搬送ローラ１３の非電界領域１３６の表面を電界領域１３０の表面よりも環状の表面の内側になるように、段差ｈを設けることで、段差により静電搬送面からトナー粒子を分離し易くすることができ、エアーブロー４０５の流速を遅くすることができ、現像装置４内の気体の圧力の上昇を抑制することができる。
【００７４】
［変形例］
実施形態１では、搬送電界を形成する電界領域１３０におけるトナーの搬送速度は一様であった。以下、変形例として、電界領域のうち、現像領域におけるトナーの搬送速度を遅くする構成について説明する。
図２１は、変形例に係る静電搬送ローラ１３の複数の電極１０２の配置の説明するための模式図である。
本変形例では、実施形態１と同様に静電搬送ローラ１３は、粉体であるトナー粒子を供給、搬送、現像、回収する電界を発生するための複数の電極領域を有している。ここでは３相の駆動電圧が印加される場合（ｎ＝３）について説明するが、トナー粒子が搬送される限りにおいてｎ＞２を満たす任意の自然数ｎについて適用可能である。
【００７５】
本変形例では、各電極１０２は現像装置側の第一接点Ｓ１１、第二接点Ｓ１２、第二接点Ｓ１３，第一回収接点Ｓ３１、第二回収接点Ｓ３２、または第三回収接点Ｓ３３のいずれかに接続されている。各接点は現像装置１０がプリンタ１００本体に装着された状態においては、それぞれ駆動波形Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３を与える本体側電源１０４と接続される。
【００７６】
静電搬送ローラ１３は、実施形態１で図１０を用いて説明したように電界領域１３０と非電界領域１３６とに分けることができる。さらに、電界領域１３０は、トナーが供給される供給領域１３１、感光体１１近傍まで移送する上流側搬送領域１３２、感光体１１の潜像にトナー粒子を付着させてトナー像を形成するための現像領域１３３、現像領域通過後の現像に寄与しなかったトナー粒子を回収するための回収領域１３５、そして現像領域１３３から回収領域１３５までトナーを搬送する下流側搬送領域１３５に分けることができる。
【００７７】
供給領域１３１は供給ローラ１５の供給主磁極Ｐ１に近接した領域で、上流側搬送領域１３２は供給領域１３１から現像領域１３３までの間、現像領域１３３は像担持体１１に近接した領域のみに存在する。また、下流側搬送領域１３４は現像領域１３３から回収領域１３５までの間に存在する。一方、回収領域１３５は供給ローラ１５の回収磁極Ｐ２の近傍の領域である。
【００７８】
ここで、供給領域１３１、上流側搬送領域１３２、現像領域１３３及び下流側搬送領域１３４を含んだ領域を通常搬送領域１３９とする。通常搬送領域１３９では各電極１０２について、第一電極１０２ａには第一駆動波形Ｖ１１、第二電極１０２ｂには第二駆動波形Ｖ１２、第三電極１０２ｃには第三駆動波形Ｖ１３が印加され、駆動周波数は２［ｋＨｚ］から８［ｋＨｚ］で駆動される。なお、現像領域１３３については実施形態１のように他の通常搬送領域とは異なる駆動波形のバイアスを印加することが好ましいが、その説明は省略する。
【００７９】
一方、回収領域１３５では各電極１０２について、第一回収電極３０２ａには第一回収駆動波形Ｖ３１、第二回収電極３０２ｂには第二回収駆動波形Ｖ３２、第三回収電極３０２ｃには第三回収駆動波形Ｖ３３が印加される。このときの駆動周波数は通常搬送領域１３９の駆動周波数より低い周波数で駆動される。
そして、本変形例では、通常搬送領域１３９の駆動周波数を５［ｋＨｚ］とし、回収領域１３５の駆動周波数は３［ｋＨｚ］とする。
【００８０】
［実験２］
駆動周波数の違いによる回収率の違いを確認するために、以下の実験２を行った。
回収領域１３６の回収電極３０２に印加する駆動周波数を３［ｋＨｚ］とした場合と５［ｋＨｚ］とした場合とについて、回収電極３０２に電圧を印加することで生じる電界の強度と、そのときの回収率とを測定した。
図２２は、実験２の結果を示すグラフである。
図２２に示すように、駆動周波数を３［ｋＨｚ］にすることにより、回収に必要な電界強度を駆動周波数が５［ｋＨｚ］の場合に比べて低くすることが出来た。
なお、実験２では、供給ローラ１５に印加する供給バイアスを−４００［Ｖ］、帯電ローラ１２に印加する帯電電圧を−１４０［Ｖ］、感光体１１上の露光後電圧−４０［Ｖ］とした。そして、このときの通常搬送領域１３９の各電極１０２に接続される本体側電源１０４の駆動波形Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３には平均値−１００［Ｖ］で±１００［Ｖ］の駆動パルス信号を印加する。一方、回収領域１３５の各回収電極３０２に接続された本体側電源１０４の駆動波形Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３には平均値−５００［Ｖ］で±１００［Ｖ］の駆動パルス信号を印加してトナーを回収している。
【００８１】
なお、実施形態１は非電界領域１３６には電極を設けない構成であったが、図２１に示すように非電界領域１３６に非電界電極４０２を設けてもよい。非電界電極４０２は、非電界接点Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３に接続して非電界領域駆動波形Ｖ４１、Ｖ４２、Ｖ４３を与える本体側電源１０４と接続している。非電界領域駆動波形Ｖ４１、Ｖ４２、Ｖ４３は現像を行わない時に印加され、現像が行われなかったトナー粒子群を移相電界により再び供給領域に戻し循環させることもできる。
このように非電界領域１３６を第二静電搬送面として機能させることにより、現像を行わないときにトナーは静電搬送ローラ１３に担持されたままとなり、不要な回収、供給を行うことがなくなり、トナーの劣化を抑制することができる。
【００８２】
変形例のように、移相電界終端部である搬送電極終端部１３０ｅよりもトナー搬送方向上流側で、トナー回収手段がトナーを回収する領域である回収領域１３５では、駆動周波数を通常搬送領域１３９よりも小さくし、トナーの搬送速度を遅くすることによって、トナーの回収が容易となり、トナーの回収率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】第１実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図２】同プリンタの作像ユニットの概略構成図。
【図３】静電搬送ローラの感光体との対向部を拡大した断面図。
【図４】３相のパルス状駆動波形を、タイミングをずらして印加した駆動波形の説明図。
【図５】連続する３つのタイミングのときの複数の電極に印加される極性の変化の説明する模式図。
【図６】静電搬送ローラの電極に印加される３相駆動パルス電圧の波形を示す波形図。
【図７】静電搬送ローラの現像領域の電極に印加される３相駆動パルス電圧の波形を示す波形図。
【図８】供給ローラの概略断面図。
【図９】実施例１に係る現像装置と感光体との概略構成図。
【図１０】実施例１に係る静電搬送ローラ、供給ローラ、感光体及び導電性板についての詳細説明図。
【図１１】回収領域における複数の電極の極性の変化とトナー粒子に加わる静電力の説明図。
【図１２】実験１の結果を示すグラフ。
【図１３】実施例２に係る現像装置と感光体との概略構成図。
【図１４】実施例２に係る静電搬送ローラ、供給ローラ、感光体及び導電性ローラについての詳細説明図。
【図１５】実施例３に係る現像装置と感光体との概略構成図。
【図１６】実施例２に係る静電搬送ローラ、供給ローラ、感光体及び気流を用いたトナー回収手段についての詳細説明図。
【図１７】非電界領域を絶縁体とした場合と導電体とした場合とのトナーの付着率のグラフ。
【図１８】静電搬送ローラの表面に段差を設けた構成の説明図。
【図１９】静電搬送ローラの表面に段差を設けた場合と、表面が平滑である場合とのトナーの剥離率のグラフ。
【図２０】静電搬送ローラの表面にトナー反発電極板を設けた構成の説明図。
【図２１】変形例に係る静電搬送ローラの複数の電極の配置の模式図。
【図２２】実験２の結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００８４】
１        作像ユニット
２        転写材搬送ベルト
３        定着装置
４        光書込み装置
５        給紙装置
９        転写ローラ
１０      現像装置
１１      感光体
１２      帯電ローラ
１２ａ    芯金
１２ｂ    発泡ウレタン層
１３      静電搬送ローラ
１４      クリーニング装置
１４ａ    クリーニングブレード
１４ｂ    廃トナー格納部
１５      供給ローラ
１５ａ    スリーブ
１５ｂ    磁石ローラ
１６      ドクタブレード
１７      攪拌スクリュ
１８      現像剤収容部
２６      Ｐセンサ
３０      回収電源
１００    プリンタ
１０３ａ  静電搬送面
１３０    電界領域
１３０ｅ  搬送電極終端部
１３０ｓ  搬送電極始端部
１３１    供給領域
１３２    上流側搬送領域
１３３    現像領域
１３４    下流側搬送領域
１３５    回収領域
１３６    非電界領域
１３７    トナー反発電極板
１３９    通常搬送領域
２００    導電性板
２０１    振動子
２０２    現像電極
３０２    回収電極
４０２    非電界電極
【図１】
2007033682.tif 000003
【図２】
2007033682.tif 000004
【図３】
2007033682.tif 000005
【図４】
2007033682.tif 000006
【図５】
2007033682.tif 000007
【図６】
2007033682.tif 000008
【図７】
2007033682.tif 000009
【図８】
2007033682.tif 000010
【図９】
2007033682.tif 000011
【図１０】
2007033682.tif 000012
【図１１】
2007033682.tif 000013
【図１２】
2007033682.tif 000014
【図１３】
2007033682.tif 000015
【図１４】
2007033682.tif 000016
【図１５】
2007033682.tif 000017
【図１６】
2007033682.tif 000018
【図１７】
2007033682.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2007033682.tif 000021
【図２０】
2007033682.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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